(57)【要約】【課題】ＤＰＦの入口側の排気ガス温度を高くできる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の排気ポート３０ｐからターボチャージャ１３との間の排気経路３０にＤＯＣ３１とＤＰＦ３２を設置し、そのＤＰＦ３２の上流側に尿素噴射ノズル３３を配置し、ターボチャージャ１３下流側の排気管にＳＣＲ３４を配置したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ポートからターボチャージャとの間の排気経路にＤＯＣとＤＰＦを設置し、そのＤＰＦの上流側に尿素噴射ノズルを配置し、ターボチャージャ下流側の排気管にＳＣＲを配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
エンジンの各排気ポートにＤＯＣを配置し、排気マニホールドとターボチャージャ間にＤＰＦを配置すると共にそのＤＰＦの上流側に尿素噴射ノズルを配置し、ターボチャージャ下流側の排気管にＳＣＲを配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
エンジンの各排気ポートに前段ＤＯＣを配置し、排気マニホールドとターボチャージャ間に、後段ＤＯＣとＤＰＦを配置し、その後段ＤＯＣとＤＰＦ間に尿素噴射ノズルを配置し、ターボチャージャ下流側の排気管にＳＣＲを配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記前段ＤＯＣ内の触媒層が、ＣＯ浄化に優れるＯＳＣを有する材料と酸化物半導体を含む触媒を配置して形成され、前記後段ＤＯＣ内の触媒層が、ＨＣ浄化に優れる金属触媒を配置して形成される請求項３記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記前段ＤＯＣ内の触媒層が、ＯＳＣを有する酸化物と酸化物半導体を混在した触媒を触媒を配置して形成され、前記後段ＤＯＣ内の触媒層が、ＨＣ吸着材と貴金属触媒が混在した触媒を配置して形成される請求項３記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記ＯＳＣを有する酸化物がＣｅを含む酸化物で、酸化物半導体がＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｙ2Ｏ3である請求項４又は５記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
排気マニホールドの排気ガスをエンジンの吸気側に戻す高圧ＥＧＲ管と、前記ＳＣＲ下流側の排気ガスをターボチャージャのコンプレッサの吸気側に戻す低圧ＥＧＲ管を備えた請求項１〜６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
前記尿素噴射ノズルで噴射し、尿素から生成したアンモニアの一部が排気ガス中のＳＯｘと反応して硫酸アンモニウムが生成され、さらに後段のＤＰＦでＰＭを燃焼させた後に生じる灰分成分である炭酸カルシウムと前記硫酸アンモニウムとが反応して炭酸アンモニウムと硫酸カルシウムが生成され、かつ生成した炭酸アンモニウムが熱分解されて生成したアンモニアが前記ＳＣＲでのＮＯｘ浄化反応に使用される請求項１〜６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンなどから排出される排気ガス中のＰＭやＮＯｘを除去するための排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全の観点から、自動車の排出ガス規制が一段と進んでいる。
【０００３】
特にディーゼルエンジンではＰＭ（Particulate Matter；粒子状物質）やＮＯｘの低減が求められており、ＰＭの低減はＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＮＯｘの低減は尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）やＨＣ−ＳＣＲ（Hydro Carbon-Selective Catalytic Reduction）、ＬＮＴ（Lean NOx Trap）等が用いられる。
【０００４】
従来のターボチャージャ付きディーゼルエンジンの吸排気システムにおける排気ガス浄化装置を図１０により説明する。
【０００５】
ディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１１と排気マニホールド１２は、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１４とタービン１５にそれぞれ連結され、エアクリーナ１７より空気が、上流側吸気管１６ａを通してコンプレッサ１４に吸引されて昇圧され、下流側吸気管１６ｂのインタークーラ１８を通って冷却されて吸気マニホールド１１からディーゼルエンジン１０に供給される。ディーゼルエンジン１０からの排気ガスは、タービン１５を駆動した後、排気管２０に排気される。また排気管２０と上流側吸気管１６ａには排気ガスの一部をエンジン１０の吸気系に戻してＮＯｘを低減するためのＥＧＲ管２１が接続され、そのＥＧＲ管２１にＥＧＲクーラ２２とＥＧＲバルブ２３とが接続される。
【０００６】
排気管２０には、前段の酸化触媒（ＤＯＣ）２４と後段のＤＰＦ２５からなるＰＭ除去装置２６とＳＣＲ２７とが設けられ、そのＳＣＲ２７の上流側の排気管２０に尿素噴射ノズル２８が設けられる。
【０００７】
タービン１５から排出され排気管２０を通る排気ガスは、前段の酸化触媒（ＤＯＣ）２４で、排気ガス中のＣＯ・ＨＣ浄化、ＮＯ酸化、ＳＯＦ分が燃焼され、後段のＤＰＦ２５でＰＭが捕集除去された後、尿素噴射ノズル２８から噴射された尿素水が、ＳＣＲ２７で尿素が加水分解されてＮＨ3とされ、そのＮＨ3により、排気ガス中のＮＯｘが、窒素と酸素に還元されて浄化されるようになっている。
【０００８】
この排気ガス浄化装置においては、ＰＭの捕集でＤＰＦ２５に目詰まりが生じ、その前後の差圧が一定値以上となったときには、ディーゼルエンジン１０でポスト噴射又はディーゼルエンジン１０下流側で排気管噴射を行って排気ガス温度を再生可能な温度まで上昇してＤＰＦ２５に堆積したＰＭを燃焼させる再生運転を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２９９４９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−６９２２６号公報
【特許文献３】特開平０８−１８９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで最近では、エンジンの燃焼改良が進み、燃費向上とともにＰＭ、ＮＯｘの総排出量も低減してきているが、背反して排気ガス温度が低くなっている。
【００１１】
このため、ＤＰＦ２５での入口温度が、連続再生できる温度（２５０℃〜５００℃）に維持することができず、自動再生運転間隔が短くなってしまう問題がある。
【００１２】
また、尿素の分解（融点）温度は、１３２．７℃であり、排気ガス温度が１７５℃以下の低温では、尿素の分解が促進しないため、ＳＣＲ２７に尿素を噴射できず、ＮＯｘの浄化率も低下してしまう問題がある。
【００１３】
さらに、従来の排気ガスを計測するモードのＪＥ０５、ＮＥＤＣ（New European Driving Cycle）等から、ＷＨＤＣ（Worldwide harmonized Heavy Duty Certification）に切り替われば、さらにコールドモードや高温高流量での排気ガス低減技術が必要となる。
【００１４】
その対応として、後処理装置のエンジン近接化（ターボ直下配置）や後処理装置の熱容量低減（小型化等）、後処理装置の断熱・保温等が検討されているが、現状では後処理装置の大型化は避けられない。そのため、設置場所の確保や重量増加による燃費影響、コスト上昇などの問題が生じている。
【００１５】
ＮＯｘ低減のため、特許文献１では、２ステージターボのターボチャージャとしたり、特許文献２に示されるように、ターボチャージャのタービンの上流側の排気マニホールドからの排気ガスを吸気マニホールドに排気再循環（ＥＧＲ）する高圧ＥＧＲと、タービン下流側の排気ガスをターボチャージャ側のコンプレッサに排気再循環する低圧ＥＧＲとをエンジン負荷状況に応じて切り換えてＮＯｘの低減を図ることも提案されている。
【００１６】
しかし、特許文献１のように、２つのターボチャージャ間にＤＰＦを設置した場合、エンジンに及ぼす影響が大きくなる問題がある。また特許文献２では、排気ガス温度が低下するターボチャージャの下流側にＤＰＦを設置しなければならない問題がある。
【００１７】
特許文献３では、排気マニホールド内にＤＰＦを直接設置することが提案されているが、排気マニホールドをセラミックス材料とするなど構造が複雑になる問題がある。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＤＰＦの入口側の排気ガス温度を高くできる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、エンジンの排気ポートからターボチャージャとの間の排気経路にＤＯＣとＤＰＦを設置し、そのＤＰＦの上流側に尿素噴射ノズルを配置し、ターボチャージャ下流側の排気管にＳＣＲを配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置である。
【００２０】
請求項２の発明は、エンジンの各排気ポートにＤＯＣを配置し、排気マニホールドとターボチャージャ間にＤＰＦを配置すると共にそのＤＰＦの上流側に尿素噴射ノズルを配置し、ターボチャージャ下流側の排気管にＳＣＲを配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置である。
【００２１】
請求項３の発明は、エンジンの各排気ポートに前段ＤＯＣを配置し、排気マニホールドとターボチャージャ間に、後段ＤＯＣとＤＰＦを配置し、その後段ＤＯＣとＤＰＦ間に尿素噴射ノズルを配置し、ターボチャージャ下流側の排気管にＳＣＲを配置したことを特徴とする排気ガス浄化装置である。
【００２２】
請求項４の発明は、前記前段ＤＯＣ内の触媒層が、ＣＯ浄化に優れるＯＳＣを有する材料と酸化物半導体を含む触媒を配置して形成され、前記後段ＤＯＣ内の触媒層が、ＨＣ浄化に優れる金属触媒を配置して形成される請求項３記載の排気ガス浄化装置である。
【００２３】
請求項５の発明は、前記前段ＤＯＣ内の触媒層が、ＯＳＣを有する酸化物と酸化物半導体を混在した触媒を触媒を配置して形成され、前記後段ＤＯＣ内の触媒層が、ＨＣ吸着材と貴金属触媒が混在した触媒を配置して形成される請求項３記載の排気ガス浄化装置である。
【００２４】
請求項６の発明は、前記ＯＳＣを有する酸化物がＣｅを含む酸化物で、酸化物半導体がＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｙ2Ｏ3である請求項４又は５記載の排気ガス浄化装置である。
【００２５】
請求項７の発明は、排気マニホールドの排気ガスをエンジンの吸気側に戻す高圧ＥＧＲ管と、前記ＳＣＲ下流側の排気ガスをターボチャージャのコンプレッサの吸気側に戻す低圧ＥＧＲ管を備えた請求項１〜６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置である。
【００２６】
請求項８の発明は、前記尿素噴射ノズルで噴射し、尿素から生成したアンモニアの一部が排気ガス中のＳＯｘと反応して硫酸アンモニウムが生成され、さらに後段のＤＰＦでＰＭを燃焼させた後に生じる灰分成分である炭酸カルシウムと前記硫酸アンモニウムとが反応して炭酸アンモニウムと硫酸カルシウムが生成され、かつ生成した炭酸アンモニウムが熱分解されて生成したアンモニアが前記ＳＣＲでのＮＯｘ浄化反応に使用される請求項１〜６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、以下の優れた効果を発揮する。
【００２８】
（１）ＤＰＦをターボチャージャより上流側に設置することでＤＰＦの温度を従来より高温に保てるため、連続再生の頻度を増やすことができる。さらにＤＯＣのＨＣ吸着・酸化制御を加えることで、自動再生の間隔を延ばすことができる。加えて、ＤＰＦの小型化により再生時の昇温時間を短縮できる。これらの結果、ＤＰＦ再生時のＣＯ2排出量を低減できる。
【００２９】
（２）ＤＰＦをターボチャージャより上流側に設置することで、小型化が可能となりレイアウトの自由度が増える。
【００３０】
（３）ターボチャージャよりエンジン上流側にＤＰＦを設置することで、ターボチャージャのオイル由来の灰分の影響を受けないためＤＰＦの目詰まりにも有利である。
【００３１】
（４）ターボチャージャ前のＤＯＣ直後およびエンジン近接ＳＣＲ直後からＥＧＲの排気ガスを取り出すことができるので、ＥＧＲ経路の短縮が可能である。さらに、ＥＧＲの防汚対策に有効である。
【００３２】
（５）排気ガスの熱を有効に利用する排気ガス浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明と従来例におけるＤＰＦ径の減少率に対する各種の特性を示し、（ａ）はＤＰＦ径の減少率とＤＰＦ圧力損失の関係、（ｂ）はＤＰＦ径の減少率とエキゾーストマニホールド圧の関係、（ｃ）はＤＰＦ径の減少率とトルクの関係を示す図である。
【図４】本発明と従来例におけるＪＥ０５モード中のＤＰＦ入口温度の経時変化を示す図である。
【図５】本発明と従来例におけるＤＰＦ昇温時間を示す図である。
【図６】本発明において、ＤＰＦの連続再生制御のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明と従来例におけるＤＰＦ再生間隔とＣＯ2排出量を比較した図である。
【図８】本発明と従来例におけるアンモニア生成率とＮＯｘ浄化率を比較した図である。
【図９】本発明の図１と図２の実施例におけるアンモニア生成率とＮＯｘ浄化率を比較した図である。
【図１０】従来の排気ガス浄化装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３５】
図１は、本発明の排気ガス浄化装置の一実施の形態を示たもので、ディーゼルエンジン１周りの吸排気の構成は図１０と同じであり、同一符号を用いて図１の吸排気の基本構成を説明する。
【００３６】
ディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１１と排気マニホールド１２は、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１４とタービン１５にそれぞれ連結され、エアクリーナ１７より空気が、上流側吸気管１６ａを通してコンプレッサ１４に吸引されて昇圧され、下流側吸気管１６ｂのインタークーラ１８を通って冷却されて吸気マニホールド１１からディーゼルエンジン１０に供給される。ディーゼルエンジン１０からの排気ガスは、タービン１５を駆動した後、排気管２０に排気される。また排気管２０と上流側吸気管１６ａには排気ガスの一部をエンジン１０の吸気系に戻してＮＯｘを低減するための高圧ＥＧＲ管２１Ｈが接続され、そのＥＧＲ管２１ＨにＥＧＲクーラ２２ＨとＥＧＲバルブ２３Ｈとが接続される。
【００３７】
本発明においては、エンジン１０の排気側からターボチャージャ１３に至る排気経路３０にＤＯＣ３１とＤＰＦ３２を配置し、そのＤＰＦ３２の上流側に尿素噴射ノズル３３が配置され、タービン１５の下流側の排気管２０にＳＣＲ３４を配置して構成するものである。
【００３８】
より具体的には、排気経路３０の上流側となるディーゼルエンジン１０の上流側の各排気ポート３０ｐには、ＤＯＣ３１が接続され、その各ＤＯＣ３１の下流側の排気ポート３０ｐが排気マニホールド１２で合流され、その排気マニホールド１２とターボチャージャ１３を接続する排気管３０ｔにＤＰＦ３２が接続され、ＤＰＦ３２の上流側に尿素水をＤＰＦ３２内に噴射する尿素噴射ノズル３３が設けられる。またＳＣＲ３４は、選択還元触媒が充填されるだけで、その直前には尿素噴射ノズルは配置されず、ＤＰＦ３２の上流側の尿素噴射ノズル３３がアンモニア供給源とされる。
【００３９】
また、図１においては、排気マニホールド１２と吸気マニホールド１１を接続する高圧ＥＧＲ管２１Ｈとされ、ＳＣＲ３４の下流側の排気管２０と上流側吸気管１６ａを結んで低圧ＥＧＲ管２１Ｌが接続され、そのＥＧＲ管２１ＬにＥＧＲクーラ２２ＬとＥＧＲバルブ２３Ｌとが接続される。
【００４０】
ＤＯＣ３１内の触媒層には、ＨＣ酸化やＣＯ浄化に優れたＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）を有する材料（ＣｅＯ2、ＺｒＯ2等）と酸化物半導体を含む触媒が設けられる。
【００４１】
次に図２により本発明の他の実施の形態を説明する。
【００４２】
この図２に示した排気ガス浄化装置は、図１と基本的には同じであるが、ディーゼルエンジン１０の各排気ポート３０ｐに接続するＤＯＣを前段ＤＯＣ３１ｐとし、排気マニホールド１２とターボチャージャ１３を接続する排気管３０ｔに、後段ＤＯＣ３１ｔを配置し、その後段ＤＯＣ３１ｔと一体にＤＰＦ３２ｔを設け、その後段ＤＯＣ３１ｔとＤＰＦ３２ｔ間に、尿素水をＤＰＦ３２ｔ内に噴射する尿素噴射ノズル３３ｔを設けたものである。
【００４３】
前段ＤＯＣ３１ｐの触媒層には、排気ガス中のＣＯ浄化に優れるＯＳＣを有する材料（ＣｅＯ2、ＺｒＯ2等）と酸化物半導体（ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｙ2Ｏ3等）を含む触媒を配置し、後段ＤＯＣ３１ｔの触媒層には、ＨＣ浄化に優れるＰｔ触媒を配置することで低温活性に優れる触媒構成が得られる。
【００４４】
次に本発明の排気ガス浄化を説明する。
【００４５】
ディーゼルエンジン１０から排気ガスは、ＤＯＣ３１（３１ｐ、３１ｔ）を通って、排気ガス中のＨＣが吸着され、後段のＤＰＦ３２（３２ｔ）で排ガス中のＰＭが捕集される。
【００４６】
ＤＰＦ３２（３２ｔ）の上流側では尿素噴射ノズル３３、３３ｔから尿素水が噴射され、尿素が加水分解してアンモニア（ＮＨ3）が生成される。このＤＰＦ３２（３２ｔ）は、ＰＭを捕集するためのセラミックフィルタなどで形成されるが、尿素の酸化を防止するために、セラミックフィルタには、強力な酸化触媒（例えば貴金属触媒）を塗布しない構成としたり、また尿素の加水分解を促進するために加水分解触媒を塗布するようにする。
【００４７】
ＤＰＦ３２（３２ｔ）で分解したアンモニアは、ターボチャージャ１３で撹拌され、ＳＣＲ３４に供給されてＮＯｘを還元除去する。
【００４８】
またＤＰＦ３２（３２ｔ）の上流側で噴射されて分解された、アンモニアの一部は、排気ガス中に含まれるＳＯｘと、
２ＮＨ3＋Ｈ2Ｏ＋ＳＯ3→（ＮＨ4）2ＳＯ4
の反応で、硫酸アンモニウム（硫安）が生成する。
【００４９】
この硫酸アンモニウムは、後段のＤＰＦ３２（３２ｔ）でＰＭを燃焼させた後に生じる灰分成分である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）と（ＮＨ4）2ＳＯ4が
（ＮＨ4）2ＳＯ4＋ＣａＣＯ3→（ＮＨ4）2ＣＯ3＋ＣａＳＯ4
の反応を生じ、炭酸アンモニウムが生成する。
【００５０】
炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＣＯ3）は、尿素の加水分解温度（１３２．７℃）より低い５８℃で分解し、
（ＮＨ4）2ＣＯ3→２ＮＨ3＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2
の反応で、ＮＨ3が生成する。
【００５１】
このアンモニアは、後段のＳＣＲ３４で捕捉されて、ＮＯｘ浄化反応に使用される。
【００５２】
このように、従来では、ＳＣＲの上流側で、尿素水を噴射し、排気ガスのもつ温度で加水分解してアンモニアを生成していたため、排気ガスの温度が低いときには尿素噴射が行えず十分なＮＯｘ除去率が得られない場合があるが、本発明では、ＤＰＦ３２（３２ｔ）の上流側で尿素を噴射することで、尿素を分解するに十分な温度が得られる。また生成したアンモニアの一部は、ＤＰＦ３２（３２ｔ）の再生で生じ、ＤＰＦ３２（３２ｔ）内に捕集されている炭酸カルシウムと反応することで、硫酸カルシウムと炭酸アンモニウムとなり、硫酸カルシウムはそのままＤＰＦ３２（３２ｔ）内に残り、炭酸アンモニウムが熱分解することで、アンモニアを生成でき、これをＳＣＲ３４でのＮＯｘ浄化に用いることができる。
【００５３】
また本発明では、ＤＯＣ３１（３１ｐ、３１ｔ）に吸着させたＨＣは、ＤＰＦ３２（３２ｔ）の再生時のディーゼルエンジン１０のポスト噴射（或いは排気管噴射）により排気ガス温度を上昇させたときの脱離・酸化を利用してＤＰＦ３２（３２ｔ）の再生時の補助熱に利用することができるものである。
【００５４】
これにより、ＤＰＦ３２（３２ｔ）は、従来のＤＰＦに比べてその容積を小さくすることが可能となる。
【００５５】
図３は、ＤＰＦ径の減少率と、ＤＰＦ圧力損失、トルク、エキゾーストマニホールド圧力等の本発明と従来例の関係を示したもので、図３（ａ）はＤＰＦ径の減少率とＤＰＦ圧力損失の関係、図３（ｂ）はＤＰＦ径の減少率とエキゾーストマニホールド圧の関係、図３（ｃ）はＤＰＦ径の減少率とトルクの関係を示したものである。
【００５６】
この図３から分かるように、エンジン性能に及ぼす影響を同一にした場合、本発明は、タービン膨張比の影響がない分、従来例と比較して、ＤＰＦ圧力損失、トルク、エキゾーストマニホールド圧に及ぼす影響は相対的に少なくでき、従来例に比べて同一長さで４０％ほどＤＰＦの直径を小さくできる。
【００５７】
すなわち、従来においてはタービンの下流側にＤＰＦを配置しているため、ＤＰＦ圧損が生じ、このためＤＰＦの容積も大きくなるが、本発明では、タービンの上流側にＤＰＦが配置されるためタービン出口圧の低下分、ＤＰＦの容積を減少できる。
【００５８】
次に、図４は、本発明と従来例でのＤＰＦの入口温度の経時変化を示したものである。
【００５９】
この図４より、本発明は、ＤＰＦをターボチャージャの上流に設置することで従来例よりＤＰＦをエンジンに近接できるため、従来例の２５０℃以下のＤＰＦ入口温度に比べてＤＰＦ入口の温度を１００℃以上高く保つことができる。
【００６０】
ＤＰＦの連続再生領域は排気ガス温度が２５０〜５００℃で、自動再生領域は５００℃を超える温度で行うが、本発明では、排気ガスの温度が、連続再生可能な２５０℃以上となる頻度が高く、これによりＤＰＦの自動再生間隔を延ばすことができる。
【００６１】
また本発明は、図５のように従来例に比べて所定温度までの昇温時間を短縮できる。
【００６２】
このように、本発明は、これらの優位性を踏まえて、ＤＯＣのＨＣ吸着・酸化制御を行いＤＰＦの連続再生（ＤＰＦ入口温度２５０℃〜５００℃）ができる頻度を向上させることができる。
【００６３】
この連続再生制御のフローチャートを図６により説明する。
【００６４】
先ず、図６（ａ）に示すように、ＤＯＣの入口側とＤＰＦ出口側の差圧（ΔＰ）を差圧測定し、この差圧ΔＰから、連続再生判定差圧（ΔＰL）と自動再生判定差圧（ΔＰH）を設定し、またＤＰＦ入口（Ｔ）温度を測定し、連続再生制御開始温度（ＴL）、連続再生制御終了温度（ＴH）、自動再生開始温度（ＴA）を設定しておく。
【００６５】
この差圧と温度設定により、図６（ｂ）に示すように、ステップＳ１で連続再生制御開始を行う際に、ステップＳ２でＴとΔＰの測定を行い、ステップＳ３の判断でΔＰ≧ΔＰLかどうかを判断する。ステップＳ３で、差圧（ΔＰ）が、連続再生判定差圧（ΔＰL）を下回るとき（Ｎｏ）にはステップＳ２のＴとΔＰの測定を引き続き行い、連続再生判定差圧（ΔＰL）以上のとき（Ｙｅｓ）には、ステップＳ４の判断でΔＰ≦ΔＰHかどうかを判断する。ステップＳ４で、差圧（ΔＰ）が、自動再生判定差圧（ΔＰH）以下のときには、ステップＳ５の判断で、Ｔ≦ＴHかどうかを判断する。ステップＳ５で、ＤＰＦ入口（Ｔ）温度が、連続再生制御終了温度（ＴH）以下のとき（Ｙｅｓ）には、ステップＳ４でポスト噴射（又は排気管噴射）を行って排気ガス温度を上げて連続再生を行い、ステップＳ７の判断で、Ｔ≦ＴLかどうかを判断し、下回るときには、ステップＳ６のポスト噴射を継続して連続再生を行い、ステップＳ７で、連続再生制御開始温度（ＴL）を超えるとき（Ｙｅｓ）のときには、ステップＳ８で、ΔＰ≦ΔＰLかどうかを判断する。ステップＳ８の判断で、差圧（ΔＰ）が、自動再生判定差圧（ΔＰL）を下回らないとき（Ｎｏ）には、ステップＳ６のポスト噴射を継続して連続再生を行い、自動再生判定差圧（ΔＰL）以下となったとき（Ｙｅｓ）には、ステップＳ９で連続再生制御終了とする。
【００６６】
また、ステップＳ５の判断で、ＤＰＦ入口（Ｔ）温度が、連続再生制御終了温度（ＴH）を超えるとき（Ｎｏ）には、ステップＳ８の判断に移して、差圧（ΔＰ）の判断を行う。なお、図では示していないが、ステップＳ５の判断で連続再生制御終了温度（ＴH）を超え、自動再生開始温度（ＴA）を超えるかどうかをさらに判断し、超えるときには、ステップＳ８の判断に移すことなく自動再生制御のステップＳ１０に移す。
【００６７】
さらに、ステップＳ４の判断で、差圧ΔＰが、自動再生判定差圧（ΔＰH）を超えるときには、直ちにステップＳ１０の自動再生制御を行う。
【００６８】
この制御フローにおいて、図４に示したように、本発明では、ＤＰＦ入口温度が２５０℃を超える頻度が多くなるため、ポスト噴射がなくとも連続再生制御が行える。この場合、ＤＯＣにＣｅＯ2、ＺｒＯ2等のＣＯを多く吸着できる材料を使用することでさらにＤＯＣの発熱量を増やすことも可能である。
【００６９】
以上より本発明は、自動再生の間隔を従来例に比べて図７（ａ）に示すように大幅に伸ばすことができると共に、図７（ｂ）に示すように本発明はＤＰＦ再生時の燃料消費量を少なくできるため、ＣＯ2排出量を低減できる。
【００７０】
次に本発明と従来例のＳＣＲの浄化性能を比較して説明する。
【００７１】
従来例の配置では、尿素を噴射して均一拡散させるためには、尿素噴射位置からＳＣＲ入口まで少なくとも２５ｃｍ以上の距離が必要となる。
【００７２】
これに対して本発明は、ＤＯＣは、排気ポートから排気マニホールド間で、図１に示した気筒毎に配置するＤＯＣ３１のみ、または図２に示した気筒毎に配置するＤＯＣ３１ｐと、ターボチャージャ１３の前に配置する後段ＤＯＣ３１ｔで構成される。
【００７３】
排気温度およびＨＣ／ＣＯ濃度により図１のＤＯＣ３１のみの構成も可能である。また、ＨＣ・ＣＯ濃度が高い場合は、前段ＤＯＣ３１ｐには排気ガスの上流にＣＯ浄化に優れるＯＳＣを有する材料（ＣｅＯ2、ＺｒＯ2等）と酸化物半導体を含む触媒を配置し、後段ＤＯＣ３１ｔにはＨＣ浄化に優れるＰｔ触媒を配置することで低温活性に優れる触媒構成が得られる。
【００７４】
また本発明においては、高圧ＥＧＲ管２１Ｈにて、還流する排気ガスはＤＯＣ３１、３１ｐの通過後でかつ尿素噴射位置の前方の排気管（排気マニホールド１２）から分岐するものである。このＤＯＣ３１、３１ｐ通過後のガスを還流することで、ガス中のＳＯＦ分を低減できるため、ＥＧＲクーラ２２ＨやＥＧＲバルブ２３Ｈの詰まり等のＳＯＦによる影響を抑制できる。
【００７５】
さらに低圧ＥＧＲ管２１Ｌにて還流する排気ガスは、ＳＣＲ３４の後段から分岐して、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１４を介して吸気と共に昇圧してディーゼルエンジン１０に還流するものである。ＤＯＣ３１（３１ｐ、３１ｔ）、ＤＰＦ３２、３２ｔ、ＳＣＲ３４を通過後の排気ガスを還流することで、排気ガス中のＳＯＦ分、ＰＭ、ＮＨ3を低減できるため、ＥＧＲクーラ２２ＬやＥＧＲバルブ２３Ｌの詰まり、腐食等を抑制できる。
【００７６】
次に、ＤＰＦの上流側での尿素噴射の効果について説明する。
【００７７】
ＤＰＦ３２、３２ｔの上流側に尿素噴射ノズル３３、３３ｔを設置すると、噴射した尿素が、ターボチャージャ１３内で撹拌・拡散するために尿素の加水分解や熱分解が促進される。
【００７８】
このため、尿素噴射ノズル３３、３３ｔからＳＣＲ３４までの距離を近接化できる。さらにはターボチャージャ１３通過後の排気管中への噴霧拡散が均一化する。加えて、図４に示すとおりＤＰＦ出口の温度を従来より１００℃以上高く保つことができるので、図８（ａ）、図８（ｂ）のとおり尿素からＮＨ3への生成率向上が可能となり、ＪＥ０５モード平均でＳＣＲのＮＯｘ浄化率が３０％以上改善できる。
【００７９】
また本発明は、高ＥＧＲ燃焼でＳＯｘによる排気管、タービンの腐食を以下の反応を利用して抑制できる効果がある。
【００８０】
まず、ＮＨ3とＳＯ4等が反応して、２ＮＨ3＋Ｈ2Ｏ＋ＳＯ3→（ＮＨ4）2ＳＯ4が生成する。生成した硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳＯ4）は中和物なので腐食の問題はない。さらに、後段のＤＰＦでＰＭを燃焼させた後に生じる灰分成分であるＣａＣＯ3と（ＮＨ4）2ＳＯ4が
（ＮＨ4）2ＳＯ4＋ＣａＣＯ3→（ＮＨ4）2ＣＯ3＋ＣａＳＯ4
の反応を生じる。生成した炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＣＯ3）は５８℃以上で次のような熱分解を生じる。
（ＮＨ4）2ＣＯ3→２ＮＨ3＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2
【００８１】
この熱分解で生じたＮＨ3はＤＰＦの後段のＳＣＲで捕捉されて、ＮＯｘ浄化反応に使用される。
【００８２】
本発明は、ＤＰＦの気孔率や気孔径、壁厚を適正化して、浄化特性は同等でかつ圧力損失の少ない構造とすることで従来に比べて体積を５０％以上低減した小型ＤＰＦを使用することができる。さらには、ＤＰＦ前で噴霧する尿素の酸化を防止するためにＤＰＦには貴金属触媒を塗布しない構成とする。この場合、触媒を塗布しないＤＰＦ、もしくは塩基性の大きい希土類酸化物やアルカリ土類酸化物系の触媒を塗布したＤＰＦを使用する。また、ＤＰＦに加水分解触媒を塗布することでさらにＮＨ3生成率向上が可能となる。その結果、ＮＯｘ浄化率も向上する（図９（ａ）、図９（ｂ））。
【００８３】
また本発明は、ＳＣＲに触媒担体（モノリス触媒）等を用いて、比体積当たりの触媒量を増加させて従来比５０％以上低減した小型ＳＣＲを使用することができる。
【００８４】
尚、本発明は、用途に応じてＳＣＲ後段にＮＨ4スリップ用のＤＯＣを配置することもできる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ディーゼルエンジン
１３  ターボチャージャ
３０  排気経路
３１  ＤＯＣ
３２  ＤＰＦ
３３  尿素噴射ノズル
３４  ＳＣＲ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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